DESENVOLVIMENTO DE TECNOLOGIA ASSISTIVA COM A VISÃO DO USUÁRIO

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1 DESENVOLVIMENTO DE TECNOLOGIA ASSISTIVA COM A VISÃO DO USUÁRIO Marcelo Junior dos Santos (Administrador UTFPR/Pato Branco) Marco Antônio Maraia (Eng. Mecânico UTFPR/Pato Branco) Fábio José de Camargo (Eng. Mecânico UTFPR/Pato Branco) Guilherme Teixeira Aguiar (Eng. Mecânico UTFPR/Pato Branco) Gilson Ditzel Santos (Professor/Eng. Eletricista UTFPR/Pato Branco; ditzel@utfpr.edu.br) Resumo: Este trabalho tem por objetivo apresentar o desenvolvimento de um protótipo com tecnologia assistiva, que é constituído de uma cadeira de rodas manual acoplada à uma unidade motora com tração elétrica, destinada às pessoas com mobilidade reduzida dos membros inferiores que necessitam se locomover por longas distâncias em meio urbano. A metodologia adotada assume a utilização de matriz QFD para determinar as especificaçõesmeta do produto segundo a visão do usuário, fabricação do protótipo e realização de testes (estabilidade estática, velocidade máxima, eficácia de frenagem, autonomia teórica de distância e capacidade de transpor obstáculos), determinados pela norma ABNT NBR ISO 7176 Cadeira de Rodas. Após os testes, o protótipo foi considerado aprovado, apresentando com principais resultados: estabilidade estática a inclinações superiores a 25%, velocidade máxima de 18,6 km/h e autonomia teórica de 18 km. Palavras-chave: Protótipo, Cadeira de Rodas Motorizada, Testes, ABNT NBR ISO PUT HERE AN ENGLISH VERSION OF THE TITLE OF YOUR ARTICLE Abstract: This paper aims to present the development of a prototype with assistive technology, which consists of a manual wheelchair coupled to a power unit with electric drive and it is destined to people who have reduced mobility of the lower limbs that need to be moved for long distances in urban areas. The adopted methodology assumes the use of QFD method to determine the target product specifications according to the user vision, prototype manufacture and the performance of tests (static stability, maximum speed, Revista Técnico-Científica do Crea-PR - ISSN ª edição Data da publicação - página 1 de 12

2 braking efficiency, teoric distance autonomy and ability to overcome obstacles), determined by the standard ABNT NBR ISO Wheelchair. After the tests, the prototype was considered approved, presenting with main results: static stability at inclinations over than a 25%, maximum speed 18.6 km / h and theorical autonomy of 18 km. Keywords: Prototype, Motorized Wheelchair, Tests, ABNT NBR ISO INTRODUÇÃO A Tecnologia Assistiva (TA) aplicada a produtos da área da mobilidade, principalmente cadeiras de rodas, permite que pessoas com deficiência motora dos membros inferiores possam desempenhar com maior conforto e autonomia suas atividades cotidianas. No mercado estão disponíveis inúmeros modelos de cadeiras de rodas (manuais e motorizadas), porém, a maioria dessas opções de produtos levam em conta apenas os requisitos do produto (projeto); desconsiderando os requisitos do usuário (desejos). Correlacionar esses dois fatores é de suma importância para garantir a qualidade de um produto, afinal, a qualidade de um produto é em grande parte definida pelo usuário. Uma das maneiras de atender aos requisitos do produto, é atentar-se as normas estabelecidas por órgão competente. No caso de cadeiras de rodas, existe a norma ABNT NBR ISO Essa norma estabelece testes que permitem garantir que o produto apresente as mínimas condições de segurança durante sua utilização. Já os requisitos do usuário, podem ser obtidos através de pesquisas junto aos potenciais usuários do produto. Assumindo isso, este trabalho tem como objetivo desenvolver um produto com tecnologia assistiva segundo a visão do usuário e que atenda aos requisitos normativos atuais. Faz-se uso de uma metodologia baseada no Desdobramento da Função Qualidade (QFD) para relacionar os requisitos do produto com os requisitos do cliente (usuário), e então, determinar as especificações-meta a serem atendidas durante o desenvolvimento do projeto do protótipo. Posteriormente são realizados os testes normativos para determinar as especificações finais do protótipo, que serão confrontadas com as especificações-meta. O protótipo de cadeira de rodas proposto, tem o diferencial de apresentar uma carterística híbrida, tendo ora configuração de uma cadeira de rodas manual e após acoplamento de uma unidade motora na região frontal da cadeira de rodas manual, esta passa a ter configuração de uma cadeira de rodas motorizada. Revista Técnico-Científica do Crea-PR - ISSN ª edição Data da publicação - página 2 de 12

3 Diante do que é apresentado pela presente pesquisa, espera-se que futuramente o protótipo possa tornar-se um produto disponível no mervado e que venha atender de forma eficiente a necessidade das pessoas com mobilidade reduzida dos membros inferiores. 2. REFERENCIAL TEÓRICO O desenvolvimento de um produto exige que inúmeras questões sejam atendidas. Algumas dessas questões são estabelecidas de maneira a estabelecer os requisitos do produto para que sejam atendidas as necessidades do cliente e que o produto cumpra com a padrões normativos. Esses dois quesitos exigem um grande esforço por parte do time de desenvolimento, uma vez que são avaliadas características predominantemente qualitataivas (requisitos do cliente) e características técnicas (normas de projeto). Uma metodologia que permite avaliar essas duas entradas de informação de projeto, de forma integrada, é a metodologia denominada Desdobramento da Função Qualidade (QFD). Cheng e Melo Filho (2010) afirmam que o QFD possui um forte potencial inerente ao método que é ouvir, traduzir e transmitir, de forma priorizada, a voz do cliente para dentro da empresa. A Figura 1 ilustra resumidamente as características de uma matriz QFD, onde são correlacionadas as necessidades do cliente e as especificações do produto. Figura 1 Representação dos campos da matriz QFD. Revista Técnico-Científica do Crea-PR - ISSN ª edição Data da publicação - página 3 de 12

4 A grande vantagem em construir uma matriz QFD, é estabelecer as características de qualidade que devem ser apresentadas pelo produto. Além disso, a partir da matriz QFD pode-se os valores-meta para as especificações do produto. Para que possa ser cosntruida, a matriz QFD exige que sejam coletadas informações do produto que são desejadas pelo cliente. Uma das ferramentas utilizadas nessa coleta de dados é a aplicação de questionários utilizando o critério de Kano. Kano et al. (1984) sugere que os atributos podem ser identificados perguntando aos consumidores sobre sua reação ou satisfação, quando estes têm desempenho superior (questão positiva) e inferior (questão negativa). Dependendo das respostas para as questões positiva e negativa, o atributo pode ser identificado como atrativo, obrigatório, unidimensional, neutro ou reverso. Este modelo teórico se baseia na relação do grau de desempenho (eixo horizontal) com o grau de satisfação (eixo vertical), conforme figura abaixo, visualizado na Figura 2. Figura 2 Diagrama da metodologia de Kano. Revista Técnico-Científica do Crea-PR - ISSN ª edição Data da publicação - página 4 de 12

5 Além de requisitos dos clientes, produtos com tecnologia assistiva devem atender a padrões normativos estabelecidos pela norma ABNT NBR ISO 7176 Cadeira de Rodas (Figura 4). Essa norma é constituida por 22 partes, que definem testes aos quais cadeira de rodas (manuais e motorizadas) devem ser submetidas, para que sejam garantidas as mínimas condições de segurança ao usuário. Figura 4 Diagrama de testes baseado na norma ABNT NBR ISO Revista Técnico-Científica do Crea-PR - ISSN ª edição Data da publicação - página 5 de 12

6 Os principais testes estabelecidos pela norma são: estabilidade estática, velocidade máxima, eficácia de frenagem, autonomia teórica de distância e capacidade de transpor obstáculos. 3. DESCRIÇÃO DO MÉTODO O desenvolvimento da TA proposta neste trabalho, uma cadeira de rodas híbrida (manual e motoriza), foi realizado em duas etapas. A primeira etapa é caracterizada pela definição das especificações-meta, através de matriz QFD. Na segunda etapa, é realizado o modelamento do protótipo virtual (modelo CAD), seguido de fabricação do protótipo físico e realização de testes segundo a norma ABNT NBR ISO Na primeira etapa, para que a matriz QFD seja concebida, utilizou-se o Critério de Kano para elaboração de um questionário com 15 perguntas, com o intuito de entender melhor as necessidades dos usuários. Essas perguntas representam os requisitos do cliente, que após analisados pelo time de desenvolvimento da TA, são inseridos em uma matriz QFD como requisitos de projeto. Ao total, foram definidos 33 requisitos de projeto. Revista Técnico-Científica do Crea-PR - ISSN ª edição Data da publicação - página 6 de 12

7 O início da segunda etapa, foi marcado pela fabricação do protótipo segundo os critérios estabelecidos pela matriz QFD e utilizando um modelo CAD do protótipo (Figura 6). Toda a fabricação e montagem do protótipo, foi realizad nos laboratórios da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campus Pato Branco. Figura 6 Representação do protótipo em modelo CAD. Com o protótipo físico pronto, foram realizados teste de estabilidade estática, velocidade máxima, eficácia de frenagem, autonomia teórica de distância e capacidade de transpor obstáculos. Todos esses testes foram realizado segundo as especificações da norma ABNT NBR ISO 7176 Cadeira de Rodas. Além dos testes normativos, foram realizados testes de usabilidade do protótipo, identificando principalmente a ação de acoplamento e desacoplamento da unidade motora na cadeira de rodas manual. 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO Após tratamento dos dados coletados pelo questionário, respondido por potenciais usuários da cadeira de rodas híbrida, o time de projeto avaliou a importância técnica de cada um dos 33 requisitos de projeto, correlacionando item a item. O resultado da matriz QFD é mostrado na Figura 7. Revista Técnico-Científica do Crea-PR - ISSN ª edição Data da publicação - página 7 de 12

8 Figura 7 Matriz QFD para a cadeira de rodas híbrida (manual e motorizada). A matriz QFD permitiu ao time de desenvolvimento da TA, identificar quais dos requisitos de projeto causariam maior influência na qualidade do produto, segundo o a visão do usuário (cliente). Dentre os principais itens, tem-se: sistema de acoplamento da unida motora à cadeira de rodas manual, tipo de bateria utilizada, peso da unidade motora, velocidade e autonomia da bateria. O protótipo físico após fabricado (Figura 8), apresentou as seguintes dimensões: comprimento total de 1599 mm, largura máxima de 648 mm, altura de 1063 mm e distância entre eixos de 1003 mm. A massa total do protótipo é igual a 53 kg. Figura 8 Protótipo utilizado nos testes. Revista Técnico-Científica do Crea-PR - ISSN ª edição Data da publicação - página 8 de 12

9 Buscando atender as exigências normativas atuais, foram realizados testes com base na norma NBR ISO 7176, utilizando o protótipo mostrado na Figura 8. O resultado dos testes são mostrados na Tabela 1. Tabela 1 Testes realizados segundo a norma ABNT NBR ISO NBR ISO 7176 Especificação Resultado Estabilidade estática em descidas 26,42⁰ Parte 1 Estabilidade estática em subidas 16,92⁰ Estabilidade estática lateral 14,32⁰ Parte 10 Superação de Obstáculos 150 ± 2 mm Parte 6 Velocidade de avanço máxima 18,6 ± 0,1 km/h Parte 3 Distância de frenagem mínima em velocidade máxima 2630 ± 50 mm Parte 4 Autonomia teórica (estimada) 18,0 ± 0,1 km Revista Técnico-Científica do Crea-PR - ISSN ª edição Data da publicação - página 9 de 12

10 Vale a pena destacar a eleva da estabilidade do protótipo, uma vez que o mesmo supera com folga inclinação máxima permitida para rampas de acesso, determinada pela norma ABNT NBR Acessibilidade a edificações, mobiliário, espaços e equipamentos urbanos, que para estas condições, determina uma inclinação máxima de rampas de acesso de até 7,13⁰ (12,5%). De maneira geral, o protótipo atendeu de maneira satisfatória a todos os testes em que foi submetido. As ações de acoplamento e desacoplamento da unidade motora à cadeira de rodas, puderam ser realizadas de forma segura em intervalos de tempo de 10 e 4 s, respectivamente. Estes resultados são significativamente inferiores aos apresentados por produtos similares atualmente comercializados, que apresentam tempo de acoplamento de 53 s e desacoplamento de 33 s. No final do desenvolvimento, foram confrontados as especificações finais do protótipo, com as especificações-meta previstas na matriz QFD. A Tabela 2 apresenta as principais especificações finais. Tabela 2 Principais especificações finais da TA. Item Requisito de projeto Previsto (matriz QFD) Realizado 3 Tipo de bateria Íon-Lítio, 36 a 72 V, 10 a 14 Ah 48V, 10 Ah 4 Diâmetro da roda dianteira Peso da unidade motora 5 a 10 kg 23,6 kg 6 Tempo para acoplamento 2 a 30 s 10 s 24 Autonomia da bateria 20 a 30 km 18 km 26 Raio de giro < 1,825 m 1,2 m Como pode ser visto na Tabela 2, nem todos os requisitos puderam ser atendidos. Isso deveu-se a modificações de projeto, posteriores à concepção da matriz QFD, que foram motivadas por questões técnicas e econômicas. 5. CONCLUSÕES/CONSIDERAÇÕES FINAIS Tendo como base os objetivos da presente pesquisa, desenvolver um produto com tecnologia assistiva segundo a visão do usuário e que atenda aos requisitos normativos Revista Técnico-Científica do Crea-PR - ISSN ª edição Data da publicação - página 10 de 12

11 atuais, os autores assumem que os objetivos foram atingidos de maneira satisfatória. Vale ressaltar que a TA proposta por este trabalho não pretende, em sua essência, substituir qualquer produto que já esteja inserido no mercado. A principal contribuição do que é aqui apresentado, é ressaltar a importância de se utilizar metodologias que auxiliem o desenvolvimento de um projeto a partir da vizão do usuário e que sejam realizados testes normativos que garantam a validação de um potencial produto, de forma que os erros sistemáticos apresentados por um protótipo, possam ser corrigidos previamente, antes que a segurança do usuário seja comprometida. Conforme dito, a qualidade de um produto é determinada em grande parte pelo usuário. Assim, embora o protótipo tenha apresentado bons resultados, somente será comprovada a qualidade do mesmo, quando este for inserido no mercado. No momento, a inserção do produto no mercado exige que haja o interesse de alguma empresa em industrializar o produto. Caso isso venha a ocorrer, espera-se que a tecnologia assistiva proposta por este trabalho possa suprir uma parcela da demanda de tecnologia assistiva, que ainda é expressivamente elevada. REFERÊNCIAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9050: Acessibilidade a edificações, mobiliário, espaços e equipamentos urbanos. Rio de Janeiro: Abnt, p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9050: Acessibilidade a edificações, mobiliário, espaços e equipamentos urbanos. Rio de Janeiro: Abnt, p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR ISO : Cadeiras de Rodas - Parte 1: Determinação da estabilidade estática. Rio de Janeiro: Abnt, p.. NBR ISO : Cadeiras de Rodas - Parte 3: Determinação da eficácia dos freios. Rio de Janeiro: Abnt, p.. NBR ISO : Cadeiras de Rodas - Parte 4: Consumo de energia de cadeira de rodas motorizadas e scooters para dete. Rio de Janeiro: Abnt, p.. NBR ISO : Cadeiras de Rodas - Parte 6: Determinação da velocidade máxima, aceleração e desaceleração de cadeir. Rio de Janeiro: Abnt, p.. NBR ISO : Cadeiras de Rodas - Parte 7: Medição de assentos e rodas. Rio de Janeiro: Abnt, p. Revista Técnico-Científica do Crea-PR - ISSN ª edição Data da publicação - página 11 de 12

12 . NBR ISO : Cadeiras de Rodas - Parte 10: Determinação da capacidade de tranposição de obstáculo das cadeiras de. Rio de Janeiro: Abnt, p.. NBR ISO : Cadeiras de Rodas - Parte 11: Bonecos de ensaios. Rio de Janeiro: Abnt, p.. NBR ISO : Cadeiras de Rodas - Parte 13: Determinação do coeficiente de atrito de superfícies de ensaio. Rio de Janeiro: Abnt, p.. NBR ISO : Cadeiras de Rodas - Parte 15: Requisitos de divulgação de informação, documentação e identificação. Rio de Janeiro: Abnt, p.. NBR ISO : Cadeiras de Rodas: Parte 22 - Procedimentos de ajuste. Rio de Janeiro: Abnt, p. CHENG, Lin Chih; MELO FILHO, Leonel Del Rey. QFD: Desdobramento da Função Qualidade na Gestão de Desenvolvimento de Produtos. 2ª Ed. São Paulo: Blutcher, KANO, Noriaki; et al. Attractive Quality and Must-be Quality. Journal of the Japanese Society for Quality Control. Tokyo: Hinshitsu, Revista Técnico-Científica do Crea-PR - ISSN ª edição Data da publicação - página 12 de 12